【摘 要】
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汽车悬架系统俗称汽车减震系统,作为汽车众多零部件中较为重要的部件之一,其作用主要是缓冲和吸收路面传递给车身的振动和冲击。传统的被动悬架设计技术发展的已经比较先进,但是由于社会的发展进步,对于汽车仅满足传统被动悬架的性能是无法达到当今人们对汽车舒适性、平顺性和安全性的更高需求。因此,针对车辆电磁主动悬架的设计研究具有重要意义。本文提出一款新型电磁主动悬架,基于传统的麦弗逊被动悬架的结构基础上,将结合
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汽车悬架系统俗称汽车减震系统,作为汽车众多零部件中较为重要的部件之一,其作用主要是缓冲和吸收路面传递给车身的振动和冲击。传统的被动悬架设计技术发展的已经比较先进,但是由于社会的发展进步,对于汽车仅满足传统被动悬架的性能是无法达到当今人们对汽车舒适性、平顺性和安全性的更高需求。因此,针对车辆电磁主动悬架的设计研究具有重要意义。本文提出一款新型电磁主动悬架,基于传统的麦弗逊被动悬架的结构基础上,将结合音圈电机（Voice Coil Motor,VCM）结构和工作原理的电磁作动器嵌入到被动悬架内,位于弹簧和阻尼器之间构成并联的结构形式。既可进行主动控制模式,提高电磁主动悬架系统的性能评价指标;还可以进行馈能模式,将振动能量回收存储在车辆蓄电池内进行再次利用。结合所研究的1/2车四自由度悬架模型,通过阅读文献选取并确定电磁主动悬架系统的性能评价指标,建立对应的1/2车电磁主动及被动的悬架系统数学模型,并建立随机路面系统输入模型和冲击路面系统输入模型。通过查阅文献分析对比多种控制策略,最终确定以PID控制和最优线性二次型（LQG）控制作为电磁主动悬架的控制策略,针对这两种控制策略阐述其理论特性,并分别设计基于1/2车电磁主动悬架系统的PID控制器及LQG控制器。采用MATLAB/Simulink可视化软件搭建PID控制器和LQG控制器的仿真框图,以随机路面作为电磁主动悬架系统的路面输入激励,进行时域仿真分析,通过仿真结果得出两种控制器均可良好改善电磁主动悬架的性能指标,并且基于LQG控制的1/2车电磁主动悬架性能评价指标改善效果要优于PID控制。最后搭建实验样机,针对电磁主动悬架控制实验的PID控制方法和LQG控制方法进行不同路面输入激励振幅和不同振动频率的控制实验,与被动悬架进行对比,并取路面输入激励振幅为2mm、振动频率为6Hz的正弦输入信号着重分析。根据时域仿真下的分析结果表明基于PID控制器和LQG控制下的电磁主动悬架与被动悬架相比其性能评价指标改善效果非常显著,并且基于LQG控制的电磁主动悬架的性能改善效果要比基于PID控制的电磁主动悬架效果要明显很多。验证了控制器设计的正确性以及可行性。
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